Физиология человека и животных

Физиология человека и животных

Понятие о рефлексе и рефлекторной дуге. Условный рефлекс как универсальный приспособительный механизм в животном мире. Физиологическая основа и правила выработки условных рефлексов.

Дать определение рефлекса, перечислить элементы рефлекторного пути и их функциональное назначение.

Центральная нервная система осуществляет регуляцию и координацию всех органов и систем организма, а так же обеспечивает взаимосвязь организма как целого с окружающей средой. Основной принцип функционирования ЦНС рефлекторный.

Рефлекс - это сдвиг текущей функции приспособительного характера, возникающий при действии раздражителя на адекватные рецепторы и протекающий с обязательным участием ЦНС.

2. Перечислить условия возникновения рефлекса.

Условия возникновения рефлекса.

Экзогенные:

- наличие раздражителя адекватного рецепторам

- обладающего определенными силовыми, скоростными, частотными, временными характеристиками.

Эндогенные:

- наличие морфофункционально целостного рефлекторного пути.

Морфологической основой рефлекса является рефлекторный путь.

СТРОЕНИЕ РЕФЛЕКТОРНОГО ПУТИ

отделы	функции отделов
рецептор	восприятие, трансформация, первичный анализ, кодирование информации, тонизирование н. ц.
афферентный путь	проведение информации, анализ (сепарация, борьба с “шумами”)
центральный аппарат регуляции (нервный центр)	анализ и синтез информации с формированием эфферентных команд координированного, интегрированного характера
эфферентный путь	проведение эфферентных команд энергетического и информационного характера
эффектор	сдвиг функции (результат) в соответствии с информацией и исходным состоянием эффектора
обратная связь	информация о результате для коррекции последующих команд в целях достижения конечного приспособительного результата

Изучение ЦНС проводится комплексно несколькими методическими приемами, среди которых важнейшими являются:

1) изучение условных и безусловных рефлексов животного;

2) разрушение или удаление различных отделов ЦНС хирургическим путем с последующим наблюдением за рефлекторной деятельностью животного;

3) раздражение изучаемого отдела ЦНС электрическим током или химическим веществом с оценкой воздействия по реакциям периферического органа;

4) исследованием биотоков различных участков мозга при разных условиях.

Дать определение условного рефлекса и классификацию условных рефлексов по разным признакам. Объяснить значение условных рефлексов в регуляции функций организма.

Безусловные рефлексы образуют первоначальный фундамент (основу), на котором возникают условные рефлексы.

Основы физиологии коры больших полушарий. Электроэнцефалограмма. Распределение функций между двумя полушариями.

Высшая нервная деятельность животных

Высшая нервная деятельность животных - совокупность условных рефлексов.

Сигнальная система

Сигнальная система - совокупность условнорефлекторных связей, формирующихся в коре больших полушарий головного мозга при поступлении в нее импульсов от внешней и внутренней среды. Сигнальная система обеспечивает точное взаимодействие частей (подсистем) организма и его приспособление к окружающей среде.

Первая сигнальная система

First signal system

Первая сигнальная система - система конкретных, непосредственных образов действительности, фиксируемых мозгом человека и животных. Считается, что в основе образа лежит формирование в процессе онтогенеза условных нервных связей между следами отдельных свойств внешнего объекта: его формы, цвета и т.д.

Первая сигнальная система составляет основу высшей нервной деятельности животных и человека.

Вторая сигнальная система

Second signal system

Вторая сигнальная система - по И.П.Павлову - присущая исключительно человеку система обобщенного отражения окружающей действительности в виде понятий, содержание которых фиксируется в словах, математических символах, образах художественных произведений.

Считается, что вторая сигнальная система сформировалась в процессе общения людей, объединенных совместной трудовой деятельностью, как средство взаимообмена знаниями. На базе второй сигнальной системы возникло человеческое сознание.

Мыслительный тип

Мыслительный тип - индивидуум, у которого вторая сигнальная система преобладает над первой сигнальной системой. Такой человек воспринимает окружающий мир абстрактно, со склонностью к обобщению сигналов внешней среды.

Нейрофизиологической основой абстрактного мышления является сравнительно большая функциональная значимость лобных отделов коры больших полушарий головного мозга, а также относительное преобладание деятельности левого полушария по сравнению с правым.

Регуляция лейкопоэза

Все лейкоциты образуются в красном костном мозге из единой стволовой клетки, однако родоначальницей миелопоэза является бипотенциальная колониеобразующая единица гранулоцитарно-моноцитарная (КОЕ-ГМ) или клетка-предшественница. Для ее роста и дифференцировки необходим особый колониестимулирующий фактор (КСФ), вырабатываемый у человека моноцитарно-макрофагальными клетками, костным мозгом и лимфоцитами.

КСФ является гликопротеидом и состоит из двух частей — стимулятора продукции эозинофилов (Эо-КСФ) и стимулятора продукции нейтрофилов и моноцитов (ГМ-КСФ), относящихся к ранним гемопоэтическим ростовым факторам. Содержание ГМ-КСФ стимулируется Т-хелперами и подавляется Т-супрессорами. На более поздних этапах на лейкопоэз влияют гранулоцитарный колониестимулирующий фактор — Г-КСФ (способствует развитию нейтрофилов) и макрофагальный колониестимулирующий фактор — М-КСФ (приводит к образованию моноцитов), являющиеся позднодействующими специфическими ростовыми факторами.

Установлено, что Td-лимфоциты стимулируют дифференцировку клеток в гранулоцитарном направлении. В регуляции размножения ранних поли- и унипотентных клеток имеет важное значение их взаимодействие с Т-лимфоцитами и макрофагами. Эти клетки влияют на клетки-предшественницы с помощью лимфокинов и монокинов, содержащихся в мембране и отделяющихся от нее в виде «пузырьков» при тесном контакте с клетками-мишенями.

Из костного мозга и отдельных видов лейкоцитов (гранулоцитов и агранулоцитов) выделен комплекс полипептидных факторов, выполняющих функции специфических лейкопоэтинов.

Важная роль в регуляции лейкопоэза отводится интерлейкинам. В частности, ИЛ-3 не только стимулирует гемопоэз, но и является фактором роста и развития базофилов. ИЛ-5 необходим для роста и развития эозинофилов. Многие интерлейкины (ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-7 и др.) являются факторами роста и дифференцировки Т- и В-лимфоцитов (см. раздел 6.2.2.8).

Лейкоциты являются наиболее «подвижной» частью крови, быстро реагирующей на различные изменения в окружающей среде и организме развитием лейкоцитоза, что обеспечивается существованием клеточного резерва. Известны два типа гранулоцитарных резервов — сосудистый и костномозговой. Сосудистый гранулоцитарный резерв представляет собой большое количество гранулоцитов, расположенных вдоль стенок сосудистого русла, откуда они мобилизуются при повышении тонуса симпатического отдела автономной (вегетативной) нервной системы.

Количество клеток костномозгового гранулоцитарного резерва в 30—50 раз превышает их количество в кровотоке. Мобилизация этого резерва происходит при инфекционных заболеваниях, сопровождается сдвигом лейкоцитарной формулы влево и обусловлена в основном воздействием эндотоксинов.

Своеобразные изменения претерпевают лейкоциты в разные стадии адаптационного синдрома, что обусловлено действием гормонов гипофиза (АКТГ) и надпочечника (адреналина, кортизона, дезоксигидрокортизона). Уже через несколько часов после стрессорного воздействия развивается лейкоцитоз, который обусловлен выбросом нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов из депо крови. При этом число лейкоцитов не превышает 16—18 тыс. в 1 мкл. В стадии резистентности число и состав лейкоцитов мало отличаются от нормы. В стадии истощения развивается лейкоцитоз, сопровождающийся увеличением числа нейтрофилов и снижением числа лимфоцитов и эозинофилов.

Фазы свертывания крови.

ГЕМОСТАЗ

В прикладном смысле термин «гемостаз» (от гр. haima кровь, stasis остановка) применяют для обозначения собственно процесса остановки кровотечения. Система гемостаза включает факторы и механизмы трёх категорий: свёртывающую, противосвёртывающую и фибринолитическую.

 Свёртывающая система, а именно плазменные факторы свёртывания (прокоагулянты), формируя сложный гемокоагуляционный каскад, обеспечивает коагуляцию фибриногена и тромбообразование (Рис. 24–24). Каскад реакций, ведущий к образованию тромбина, может реализоваться двумя путями — внешним (на рисунке слева и сверху) и внутренним (на рисунке справа и сверху). Для инициации реакций внешнего пути необходимо появление тканевого фактора на внешней поверхности плазматической мембраны тромбоцитов, моноцитов и эндотелия. Внутренний путь начинается с активации фактора ХII при его контакте с повреждённой поверхностью эндотелия. Понятие о внутреннем и внешнем путях свёртывания достаточно условно, т.к. каскад реакций свёртывания крови идёт преимущественно внешним путём, а не по двум относительно независимым путям.

 Противосвёртывающая система физиологических антикоагулянтов обусловливает торможение или блокаду свёртывания крови.

 Фибринолитическая система реализует лизис фибринового тромба.

• Плазменные факторы свёртывания — различные компоненты плазмы, реализующие образование сгустка крови. Факторы свёртывания обозначают римскими цифрами (к номеру активированной формы фактора добавляют строчную букву «а»).

I — растворимый фибриноген, превращающийся в нерастворимый фибрин под влиянием тромбина (фактор IIа).

II — протромбин (профермент), превращающийся в протеазу тромбин (фактор IIa) под влиянием комплекса фактора Xa, фосфолипидов мембран тромбоцитов и других клеток, Са2+ и фактора Va.

III — тканевый фактор. Комплекс тканевого фактора, фосфолипидов, фактора VIIa и Са2+ запускает внешний механизм свёртывания.

IV — Ca2+.

V — проакцелерин — предшественник акцелерина (Va) — белка-активатора мембранного комплекса Xa-Va-Ca2+.

VII — проконвертин (профермент), VIIа — протеаза, активирующая факторы X и IX.

VIII — неактивный антигемофильный глобулин А — предшественник фактора VIIIa (активного антигемофильного глобулина) — белка-активатора мембранного комплекса IXa-VIIIa-Ca2+. Недостаточность фактора VIII приводит к развитию классической гемофилии А, наблюдающейся только у мужчин.

IX — неактивный антигемофильный глобулин В (профермент, неактивный фактор Кристмаса) — предшественник активного антигемофильного фактора В (активный фактор Кристмаса) — протеазы, активирующей фактор X. Недостаточность фактора IX приводит к развитию гемофилии В (болезнь Кристмаса).

X — неактивный фактор Стюарта–Прауэр (активная форма — фактор Xa — протеаза, активирующая фактор II), недостаточность фактора Стюарта приводит к дефектам свёртывания.

XI — профермент контактного пути свёртывания крови — неактивный плазменный предшественник тромбопластина (активная форма — фактор XIa — сериновая протеаза, превращающая фактор IX в фактор IXa). Недостаточность фактора XI приводит к кровоточивости.

XII — неактивный фактор Хагемана — профермент контактного пути свёртывания крови, активная форма — фактор XIIa (активный фактор Хагемана) — активирует фактор XI, прекалликреин (профермент контактного пути свёртывания крови), плазминоген).

XIII — фибринстабилизирующий фактор (фактор Лаки–Лорана) — активированный тромбином фактор XIII (фактор XIIIа), образует нерастворимый фибрин, катализируя образование амидных связей между молекулами фибрина-мономера, фибрином и фибронектином.

• Внешний путь занимает центральное место в свёртывании крови. Ферментные мембранные комплексы (см. ниже) образуются только при наличии на внешней поверхности плазматической мембраны тромбоцитов и эндотелиальных клеток тканевого фактора и отрицательно заряженных фосфолипидов, т.е. при формировании отрицательно заряженных (тромбогенных) участков и экспозиции апопротеина тканевого фактора. При этом тканевый фактор и поверхность клеточной мембраны становятся доступными для плазменных факторов.

 Активация ферментов. В циркулирующей крови содержатся проферменты (факторы II, VII, IX, X). Белки–кофакторы (факторы Vа, VIIIa, а также тканевый фактор — фактор III) способствуют превращению проферментов в ферменты (сериновые протеазы).

 Ферментные мембранные комплексы. При включении каскадного механизма активации ферментов последовательно образуются 3 связанных с фосфолипидами клеточной мембраны ферментных комплекса. Каждый комплекс состоит из протеолитического фермента, белка–кофактора и ионов Са2+: VIIa–тканевый фактор–фосфолипид–Ca2+, IXa–VIIIa–фосфолипид–Ca2+ (теназный комплекс, активатор фактора Х); Xa–Va–фосфолипид–Ca2+ (протромбиназный комплекс, активатор протромбина). Каскад ферментативных реакций завершается образованием мономеров фибрина и последующим формированием тромба.

 Ионы Ca2+. Взаимодействие ферментных комплексов с клеточными мембранами происходит с участием ионов Са2+. Остатки  карбоксиглутаминовой кислоты в факторах VIIа, IXа, Xа и протромбине обеспечивают взаимодействие этих факторов посредством Са2+ с отрицательно заряженными фосфолипидами клеточных мембран. Без ионов Са2+ кровь не свёртывается. Именно поэтому для предотвращения свёртывания крови снижают концентрацию Ca2+ деионизацией кальция цитратом (цитратная кровь) либо осаждением кальция в виде оксалатов (оксалатная кровь).

 Витамин К. Карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в проферментах прокоагулянтного пути катализирует карбоксилаза, коферментом которой является восстановленная форма витамина К (нафтохинона). Поэтому недостаточность витамина К тормозит свёртывание крови и сопровождается кровоточивостью, подкожными и внутренними кровоизлияниями, а структурные аналоги витамина К (например, варфарин) применяют в клинической практике для предупреждения тромбозов.

• Контактный путь свёртывания крови начинается с взаимодействия профермента (фактора XII) с повреждённой эндотелиальной поверхностью сосудистой стенки. Такое взаимодействие приводит к активации фактора XII и инициирует образование мембранных ферментных комплексов контактной фазы свёртывания. Эти комплексы содержат ферменты калликреин, факторы XIа (плазменный предшественник тромбопластина) и XIIа (фактор Хагемана), а также белок–кофактор — высокомолекулярный кининоген.

• Противосвёртывающая система крови. Физиологические ингибиторы играют важную роль в поддержании крови в жидком состоянии и препятствуют распространению тромба за пределы повреждённого участка сосуда. Тромбин, образующийся в результате реакций свёртывания крови и обеспечивающий формирование тромба, вымывается током крови из тромба; в дальнейшем тромбин инактивируется при взаимодействии с ингибиторами ферментов свёртывания крови и в то же время активирует антикоагулянтную фазу, тормозящую образование тромба.

 Антикоагулянтная фаза. Эту фазу запускает тромбин (фактор II), вызывая образование ферментных комплексов антикоагулянтной фазы на неповреждённом эндотелии сосудов. В реакциях антикоагулянтной фазы, помимо тромбина, участвуют тромбомодулин эндотелиальных клеток, витамин К–зависимая сериновая протеаза — протеин С, активирующий протеин S и плазменные факторы свёртывания Va и VIIIa.

Последовательность событий антикоагулянтной фазы такова:

 тромбин в сочетании с Са2+ образует мембранный комплекс с тромбомодулином;

 этот комплекс активирует протеин С,

 активированный протеин С вместе с Са2+ образует мембранный комплекс с протеином S;

 активированный протеин С в составе комплекса гидролизует пептидные связи факторов Vа и VIIIа и превращает их в неактивные пептиды.

Таким образом, тромбин, активируя протеин С, тормозит процесс свёртывания крови.

 Физиологические ингибиторы ферментов свёртывания крови (антитромбин III, гепарин, 2-макроглобулин, антиконвертин, 1-антитрипсин) ограничивают распространение тромба местом повреждения сосуда.

 Антитромбин III — наиболее сильный ингибитор свёртывания крови; на его долю приходится до 80% антикоагулянтной активности крови. Этот ингибитор инактивирует сериновые протеазы тромбин, факторы IXa, Xa, XIIa, калликреин, плазмин и урокиназу.

 Гепарин синтезируется в тучных клетках. В присутствии гепарина повышается сродство мощного антикоагулянта антитромбина III к сериновым протеазам крови. После образования комплекса «антитромбин III–гепарин–фермент» гепарин освобождается из комплекса и может присоединяться к другим молекулам антитромбина.

 2-Макроглобулин образует комплекс с тромбином, в результате чего фибриноген становится недоступным для тромбина.

 Тканевый ингибитор прокоагулянтного пути свёртывания — синтезируется в эндотелии сосудов и связывается с комплексом «VIIa–тканевый фактор–фактор Ха–Ca2+».

 1-Антитрипсин ингибирует активность тромбина, фактора ХIа и калликреина.

• Фибринолитическая система. Тромб может раствориться в течение нескольких дней после образования. При фибринолизе — ферментативном расщеплении волокон фибрина — образуются растворимые пептиды. Фибринолиз происходит под действием сериновой протеазы плазмина, точнее — при взаимодействии фибрина, плазминогена и тканевого активатора плазминогена.

 Плазминоген — неактивный профермент плазмина — синтезируется в печени, почках и костном мозге.

 Плазмин образуется из плазминогена под влиянием активаторов — тканевого активатора плазминогена, урокиназы, стрептокиназы, фактора XIIа, калликреина. Активность плазмина подавляют ингибиторы сериновых протеаз 2-антиплазмин, 2-макроглобулин, 1-антитрипсин, комплекса «антитромбин–гепарин».

 Тканевый активатор плазминогена — протеолитический фермент, содержащийся в эндотелии сосудов —превращает плазминоген в плазмин. Абсорбированный на фибриновом сгустке плазминоген под действием активаторов превращается в плазмин, а плазмин гидролизует фибрин с образованием растворимых пептидов.

 Тромболитическая терапия. Снижение фибринолитической активности крови сопровождается тромбозами (образование тромбов в кровеносных сосудах). Для тромболитической терапии при инфаркте миокарда, тромбозах вен и артерий применяют урокиназу, стрептокиназу и тканевый активатор плазминогена.

• Лабораторные показатели системы гемостаза. Кровь здорового человека in vitro свёртывается за 5–10 мин. При этом образование протромбиназного комплекса занимает 5–8 мин, активация протромбина — 2–5 с и превращение фибриногена в фибрин — 2–5 с. В клинической практике для оценки гемостаза оценивают содержание разных компонентов системы свёртывания, антикоагулянтов и фибринолиза. К простейшим лабораторным методам относят определение времени кровотечения, тромбинового и протромбинового времени, активированного частичного тромбопластинового времени и протромбинового индекса.

 Определение времени кровотечения. Существует несколько методов определения времени кровотечения. Классический метод — метод Дьюка. Техника проведения:

1. В нижненаружный край уха (или в кончик мякоти пальца при модификации пробы Дьюка) иглой или пером-скарификатором производят укол на глубину около 4 мм, после чего каждые 15–30 с фильтровальной бумагой, не касаясь ранки, снимают каплю крови.

2. Счёт времени ведут от момента появления первой капли до остановки кровотечения.

3. В норме кровотечение прекращается через 1–4 мин.

 Определение протромбинового индекса. Протромбиновый индекс — лабораторный показатель содержания в плазме крови протромбина (фактора II) и других компонентов протромбинового комплекса (факторов VII, X, V).

1. Устанавливают время свёртывания цитратной плазмы крови, добавляя к ней тромбопластин определённой активности и раствор хлорида кальция.

2. Сравнивают протромбиновое время плазмы крови больного (в секундах) и контрольной нормальной плазмы донора (в секундах) и вычисляют протромбиновый индекс (в процентах) как частное от деления протромбинового времени донора на протромбиновое время пациента. В норме протромбиновый индекс составляет 85–100%.

• Нарушения системы гемостаза подразделены на три группы.

 Усиление свёртываемости крови и тромбообразования — гиперкоагуляция и развитие тромботического синдрома.

 Уменьшение свёртываемости крови и тромбообразования — гипокоагуляция и развитие геморрагических синдромов.

 Фазное нарушение состояния системы гемостаза: фаза гиперкоагуляции, сопровождаясь интенсивным потреблением прокоагулянтов, переходит в фазу гипокоагуляции. В результате развивается коагулопатия потребления и тромбогеморрагический синдром.

• Патология тромбоцитов и расстройства системы коагуляции. Тромбоциты играют ведущую роль в остановке кровотечения; наличие дефицита и/или дефекта кровяных пластинок приводят к удлинению времени кровотечения и геморрагическому диатезу.

 Тромбоцитопения — частая причина патологической кровоточивости.

 Созревание мегакариоцитов избирательно подавляют тиазидные диуретики, этанол и препараты, используемые при химиотерапии опухолей.

 Неэффективный тромбоцитопоэз возникает при дефиците витамина В12 и фолиевой кислоты. В костном мозге находят морфологически и функционально аномальные мегакариоциты, дающие начало дефектным и быстро разрушающимся тромбоцитам.

 Усиленное разрушение тромбоцитов на периферии — наиболее распространённая форма тромбоцитопений, характеризуется укороченным периодом жизни тромбоцитов и увеличенным количеством мегакариоцитов костного мозга; эти расстройства обозначают как иммунная или неиммунная тромбоцитопеническая пурпура.

 Тромбоцитопатия — состояние, характеризующееся нормальным количеством тромбоцитов, не способных адекватно участвовать в гемостазе. Вызванная ЛС дисфункция тромбоцитов — наиболее частая причина тромбоцитопатий.

 Коагулопатии (расстройства свёртывания крови) подразделяют на наследственные и приобретённые.

 Наследственные заболевания обычно обусловлены дефектом одного из факторов коагуляции. Классические примеры — дефекты фактора VIII (развивается гемофилия типа А и болезнь фон Виллебранда). Гемофилия типа А — Х–сцепленная рецессивная патология (носители дефектного гена — женщины, болеют мужчины). При дефиците фактора IХ развивается гемофилия типа В.

 Приобретённые коагулопатии. Их патогенез сложнее, они могут быть обусловлены сочетанием недостаточности факторов свёртывания и другими расстройствами (например, витамин К–зависимые коагулопатии, определяемые недостатком витамина К).

 Наследственные и приобретённые нарушения гемостаза могут привести как к геморрагическим заболеваниям, характеризующимся кровоточивостью, так и к тромботической болезни. Следует отметить, что повышенная склонность к тромбообразованию и внутрисосудистому свёртыванию (тромбофилии) встречается гораздо чаще, чем гемофилии. Например, частота разных форм гемофилий колеблется в разных странах от 6 до 18 на 100 000 мужчин, в то время как тромбофилии, вызванные дефицитом антитромбина III, встречаются у 1–2 больных на 5000, а при недостатке протеина С — у одного на 15 000 человек.

Строение сердца и миокарда.

Физиология человека и животных